Стабилизация управляемых колес автомобиля.

При движении силы, действующие на автомобиль, стремятся отклонить управляемые колеса от положения, соответствующего прямолинейному движению. Чтобы не допустить поворота управ­ляемых колес под действием возмущающих сил (толчки от неров­ностей дороги, порывы ветра и др.), управляемые колеса должны обладать стабилизацией.

Стабилизацией управляемых колес называется их свойство со­хранять положение, отвечающее прямолинейному движению, и автоматически возвращаться в это положение.

Чем выше стабилизация управляемых колес, тем легче управ­лять автомобилем, выше безопасность движения, меньше износ шин и рулевого управления.

На автомобилях стабилизация управляемых колес обеспечива­ется наклоном шкворня или оси поворота колес в поперечной и продольной плоскостях и упругими свойствами пневматической шины, которые создают соответственно весовой, скоростной и упругий стабилизирующие моменты.

Весовой стабилизирующий момент возникает вследствие попе­речного наклона шкворня или оси поворота управляемого колеса (при бесшкворневой подвеске). Поперечный наклон оси поворота (рис. 8.10), характеризуемый углом β_ш, при повороте колеса вы­зывает подъем передней части автомобиля на некоторую высоту h’. При этом масса передней части стремится возвратить колесо в положение прямолинейного движения. Создаваемый в данном случае стабилизирующий момент и является весовым.

Хотя весовой стабилизирующий момент меньше, чем стабили­зирующий момент шины, он не зависит ни от скорости движе­ния, ни от сцепления колеса с дорогой. У автомобилей угол попе­речного наклона шкворня (оси поворота) управляемого колеса β_ш = 5... 10°. При увеличении угла β_ш повышается стабилизация управляемых колес, но затрудняется работа водителя.

Весовой стабилизирующий момент приближенно можно рас­считать по следующей формуле:

М_св = G_Klцsin β_msinθ,

где G_K — нагрузка на колесо; l_ц — длина поворотной цапфы; θ — угол поворота колеса.

Скоростной стабилизирующий момент создается в результате продольного на­клона шкворня. Продольный наклон оси поворота (рис. 8.11), определяемый углом γ_ш, создает плечо а действия реакций до­роги, возникающих при повороте колеса между шиной и дорогой в месте их каса­ния. Эти реакции помогают возврату ко­леса в положение, соответствующее прямолинейному движению. Создаваемый в этом случае стабилизирующий момент и является скоростным.

Обычно боковые реакции дороги на колесах возникают вследствие действия на автомобиль центробежной силы, которая пропорциональна квадрату скорости движения на повороте. По­этому скоростной стабилизирующий момент изменяется пропор­ционально квадрату скорости движения.

У автомобилей угол продольного наклона оси поворота управ­ляемых колес γ_ш= 0...3,5°. При увеличении угла у_ш повышается стабилизация управляемых колес, но усложняется работа води­теля.

Скоростной стабилизирующий момент

М_сс = R_ya = R_yr_K sinγ_m,

где а —- плечо действия реакции дороги R_y; г_к — радиус колеса; γ_ш — угол продольного наклона шкворня.

Упругий стабилизирующий момент шины создается при поворо­те управляемого колеса вследствие смещения результирующей боковых сил, действующих в месте контакта шины с дорогой, относительно центра контактной площадки (рис. 8.12).

Упругий стабилизирующий момент, создаваемый шиной:

М_су = Р_бb,

где Pб — результирующая боковых сил; b — плечо действия силы Р_б.

Стабилизирующий момент шины до­стигает значительной величины у легко­вых автомобилей, которые имеют высо­коэластичные шины и движутся с боль­шой скоростью. Он может составлять 200... 250 Н • м при углах увода колес 4... 5°. Поэтому при очень эластичных шинах угол продольного наклона шкворня де­лают равным нулю, чтобы не усложнять управление автомобилем. Однако при не­большой скорости движения стабилизи­ рующий момент шины не обеспечивает надежной стабилизации управляемых колес. Кроме того, упругий стабилизирующий мо­мент шины резко уменьшается на дорогах с небольшим коэффи­циентом сцепления (скользких, обледенелых).

Стабилизация управляемых колес неразрывно связана с уста­новкой управляемых колес автомобиля.